Page 140 - 《应用声学》2022年第5期

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常见的TPA分为频域和时域两种，本文对它们
0 引言 的优缺点和应用场景做一个简单的介绍。频域TPA
用工作载荷的频谱乘以传递函数的频谱，得到该条
当车辆以 60 km/h 或 80 km/h 匀速行驶在粗 路径的频域贡献量，最后通过矢量叠加所有结构声
糙路面时，内燃机噪声和风噪一般不是主要的噪 和空气声贡献路径得到车内总噪声，如式(1)所示：
声源，而路面不平顺度经过轮胎和悬架传递到车
N M
∑ ∑
身引起的结构噪声 (路噪)，以及轮胎与路面相互作 p driver (f) = H i SB F i (f) + H AB Q j (f), (1)
j
用引起的空气噪声 (胎噪)，是该工况下最易引起客 i=1 j=1
户抱怨的 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 问题。 式 (1) 中：f 表示频率；p driver (f) 表示频域下的驾
其中，在汽车NVH开发领域，路噪与轮胎的力传递、 驶员耳旁声压；i 和 j 分别表示结构声 (Structure-
悬架的选型、车身的设计强相关，而胎噪与轮胎的 borne, SB)和空气声(Airborne, AB) 的贡献路径数
花纹设计、车身的声学包设计强相关。在当前的乘 量；H i SB 和 H j AB 分别表示第 i 条结构声传递函数和
用车市场上，随着电动汽车的快速发展，在缺少内燃 第 j 条空气声传递函数；F i 和 Q j 分别表示第 i 条结
机对低频噪声的掩蔽效应后，以结构声为主的路噪 构声传递路径的力载荷和第 j 条空气声传递路径的
一直是售后抱怨的痛点。 声载荷。
在路噪的研究方面，Lee 等 [1] 扫描了路谱，以 在进行汽车 NVH 开发时，频域 TPA 可以快速
强迫振动的形式加载到轮胎与路面的接触面上， 把问题频率下的振动或噪声问题的主要贡献路径
激励整车有限元模型 (包含轮胎) 计算路噪。黄剑 识别出来，进而再识别该贡献路径的主导因素是激
锋等 [2] 采用传递路径分析 (Transfer path analysis, 励源还是传递函数，最后可以开展针对性的优化工
TPA) 技术进行了从整车到部件的路噪问题诊断和 作。频域 TPA 的缺点在于无法进行声音的回放和
优化。Baro 等 [3] 建立了一个线性轮胎模型用于预 评价。
而时域 TPA 用工作载荷的时域时间与传递函
测200 Hz 附件轮胎空腔声的机理，用于降低空腔声
数的逆快速傅里叶变换 (Fast Fourier transform,
经悬架结构传递到车内的噪声。
FFT)做卷积，得到该条路径的时域贡献量，如式(2)
主机厂在车型仿真开发阶段，重点工作集中在
所示：
频域范围内的路噪声压级上，只能等到试验样车
调校阶段才能开展主观评价 (又称路噪的声品质评 p driver (t)
价)。而根据心理声学理论，声压级的降低和声品质 N M
∑ SB ∑ AB
的改善之间并不存在绝对的关联。换言之，仿真阶 = H i (t) ∗ F i (t) + H j (t) ∗ Q j (t). (2)
i=1 j=1
段一味地追求声压级的降低，在一定程度上会引起
式(2)中各变量定义同式(1)。
过设计的现象，并且无法确保对于后续样车的声品
时域TPA方法在汽车NVH开发中具有广泛的
质带来收益。
应用价值，比如：(1) 内燃机车型的启动/熄火是一
因此，基于项目开发中的痛点问题，本文采用
个瞬态工况，适合从时域上进行分析和优化；(2) 声
时域TPA(Time-domain TPA)方法，搭建了某乘用
音的回放功能可以减少实车调教过程中的“试错”
车的NVH仿真-测试混合TPA模型，可以实现噪声
次数，提高开发效率，同样需要适合从时域上进行结
的回放、编辑以及仿真方案的主观评价，在一定程
构声和空气声的分析和优化。
度上缩短开发周期、降低设计变更成本以及减少人
力投入。 2 路噪声品质问题简介

1 时域TPA简介 在车辆匀速行驶在粗糙路面上时，在不同的
频段内易引起不同的路噪声品质抱怨，如轰鸣
TPA目前已广泛应用于汽车 NVH 的开发工作 声 (20 ∼ 50 Hz)、敲鼓声 (70 ∼ 90 Hz)、隆隆声
中 [4−5] ，对于识别振动或噪声问题的关键路径、提 (100 ∼ 160 Hz)、轮胎空腔声 (180 ∼ 250 Hz)，相关
出针对性的优化方向，具有直接且有效的作用。 描述如表 1 所示。需要说明的是：(1) 上述问题频段